Hình 8.Sơ đồ qui trình sản xuất ống gân *Thuyết minh sơ đồ :
Nguyên liệu bao gồm nhựa HDPE và nhựa phế phẩm được đưa vào máy trộn trong khoảng 15 phút để nguyên liệu được trộn đều.Sau khi trộn,hỗn hợp nguyên liệu được chuyển sang sấy ở nhiệt độ 85oC trong khoảng 45 phút để loại bỏ hơi nước và các hợp chất dễ bay hơi còn sót lại cũng như tạo nền nhiệt trước khi gia công.Nguyên liệu sau khi sấy xong được đưa vào máy gia công để tiến hành đùn tạo và cố định hình dạng ống trước khi cắt thành từng đoạn theo yêu cầu.Sản phẩm sẽ được kiểm tra theo các tiêu chí cơ bản,đạt sẽ được đóng gói và chuyển vào kho chờ tiêu thụ.Sản phẩm không đạt sẽ được nghiền nhỏ và chuyển sang bộ phận tái chế để sử dụng lại.
3.1.2. Quy trình sản xuất 3.1.2.1. Nguyên liệu
Nhựa HDPE : hạt nhựa có kích thước lớn. Nhựa HDPE khó cháy hơn nhựa PVC,quá trình gia công cũng không đòi hỏi quá phức tạp,không cần cho thêm các hóa chất hay phụ gia khác cũng như không cần phải thay đổi nhiệt độ khi gia công.
Nhựa tái chế : là những phế phẩm không đạt tiêu chuẩn được xay nhỏ và trộn với nhựa mới tạo hỗn hợp nguyên liệu đưa vào sản xuất.
3.1.2.2. Qui trình trộn
Nguyên liệu sau khi tái chế và nguyên liệu mới được đưa vào máy trộn với tỉ lệ 80:20. Nguyên liệu được trộn đều và được đóng bao cất trữ hoặc được đưa sang thiết bị sấy để đưa vào sản xuất.
Tại thiết bị sấy, hỗn hợp nhựa sẽ được sấy lên 85oc để tạo nền nhiệt và đuổi hết hơi nước để tránh sự cố khi gia công máy đùn.
3.1.2.3. Quy trình gia công máy đùn
Nguyên liệu được bộ phân cấp liệu đưa vào máy.Dưới tác động của vít đùn và các đai gia nhiệt,nguyên liệu được trộn lẫn và chuyển dần từ dạng rắn sang trạng thái mềm cao,nóng chảy và được đẩy tới phía trước đi ra đầu định hình.Trước khi qua khe của đầu tạo hình,nhựa ở trạng trái lỏng được đi tấm chắn và lưới lọc,vừa để lọc lại các hạt nhựa chưa được nóng chảy,vừa tạo ra lực nén ép và định hướng dòng chảy của nguyên liệu về phía đầu tạo hình.Khi đi ra khỏi đầu tạo hình,sản phẩm có hình ống như mong muốn.Sau đó được chuyển qua Downstream để cố định hình dạng và cắt đoạn theo yêu cầu.
3.1.2.4. Định hình sản phẩm
Mục đích :tạo và cố định hình dạng cho sản phẩm.
Cơ chế :Sau khi ra khỏi khuôn đùn nhựa có dạng ống dẻo sẽ được đẩy qua dây chuyền chạy khuôn định hình.Trong lòng ống được bơm khí nén để tạo áp suất, lúc này ống nhựa sẽ như 1 quả bong bóng được thổi căng lên để áp sát vào bề mặt khuôn và được làm mát ngay lập tức bằng nước lạnh 17oC cho hình dạng ống gân như mong muốn. . Độ dày hay mỏng của ống được quyết định bởi tốc độ kéo của dây chuyền chạy khuôn, chạy nhanh thì ống mỏng và chạy chậm thì ống dày.
Ống luồn đàn hồi hiệu được làm từ nhựa HDPE và một số hóa chất khác, đạt tiêu chuẩn BS EN 50086-2-2 nên có những ưu điểm sau:
-Chống ăn mòn: không bị ăn mòn điện hóa, chịu được độ ẩm cao, chống thấm nước, chống axit ăn mòn và chịu được hầu hết các chất hóa học thông thường khác.
-Chống gặm mòn: Trong thành phần cấu tạo có các hóa chất đặc biệt để diệt trừ mối mọt, chống sự cắn phá của các loại côn trùng.
-Chịu va đập, dễ dàng uốn cong và chịu được lực nén cao theo tiêu chuẩn, bảo vệ dây điện an toàn.Cách điện an toàn khi lắp đặt, có khả năng chống cháy.
-Trọng lượng nhẹ, đóng gói thành từng cuộn dễ dàng trong vận chuyển và lắp đặt. Độ uốn lượn cao, tròn đều, độ gợn sóng thích hợp làm giảm ma sát giúp cho việc luồn dây điện trở nên dễ dàng hơn
3.2. Công nghệ sản xuất ống PVC Sơ đồ công nghệ
Hình 9.Sơ đồ công nghệ sản xuất ống tròn
Bột nhựa uPVC và phụ gia được cân theo công thức sản xuất của nhà máy.Sau đó,hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào bể trộn để tiến hành hai quá trình trộn nóng và trộn nguội.Sau quá trình trộn,hỗn hợp nguyên liệu đồng nhất được chuyển vào máy đùn để tiến hành gia công và cố định hình dạng sản phẩm.Kết thúc quá trình,sản phẩm được cắt thành từng đoạn dài 2,9m và tiến hành kiểm tra tại chỗ bằng các biện pháp ngoại quan.Sản phẩm đạt chất lượng thì được đóng gói và nhập kho chờ tiêu thụ,sản phẩm không đạt yêu cầu sẽ bị cắt nhỏ và chuyển sang bộ phận tái chế cho quá trình sản xuất sau.
3.2.1. Quy trình sản xuất 3.2.1.1. Nguyên liệu
- Nhựa uPVC - Phụ gia
3.2.1.2. Qui trình trộn
Nguyên liệu được phối trộn với tỉ lệ đã được quy định sau đó được đưa vào hệ thống trộn.
Quá trình trộn nguyên liệu được thực hiện 4 giai đoạn chính sau:
- Nạp liệu: Bột nhựa uPVC được cân theo tỉ lệ nhất định được cho vào máng cấp. Sau đó bơm hút liệu sẽ hút bột với công suất 0.455kg/s lên bồn trộn nóng.Phụ gia được cấp vào bằng phiễu cấp bên trên.
- Trộn nóng: nguyên liệu sau khi nạp sẽ được gia nhiệt lên 120oC vào trộn trong thời gian 720s sau đó đưa xuống trộn nguội.
- Trộn nguội: tại đây nguyên liệu sẽ được trộn trong 730s ở nhiệt độ 55oC
- Xuất liệu: nguyên liệu sau khi trộn sẽ được hút vào cyclone chứa để đưa vào gia công.
Hình 10.Sơ đồ qui trình trộn
3.2.1.3. Quy trình đùn
Nguyên liệu được bộ phân cấp liệu đưa vào máy.Dưới tác động của 2 vít đùn các đai gia nhiệt,nguyên liệu được trộn lẫn chuyển dần từ dạng rắn sang trạng thái mềm cao,nóng chảy và được đẩy tới phía trước đi ra đầu định hình.Trước khi qua khe của đầu tạo hình,nhựa ở trạng trái lỏng được đi tấm chắn và lưới lọc,vừa để lọc lại các hạt nhựa chưa được nóng chảy,vừa tạo ra lực nén ép và định hướng dòng chảy của nguyên liệu về phía đầu tạo hình.Khi đi ra khỏi đầu tạo hình,sản phẩm có hình ống như mong muốn.Sau đó được chuyển qua hệ thống máy định hình chân không.
Lưu ý :quá trình chuyển ống nhựa từ đầu định hình sang máy định hình chân không là quá trình được thực hiện bằng tay.Do đó,cần phải có biện pháp bảo vệ thích hợp trước nhiệt độ cao và đòi hỏi quá trình thao tác chính xác và cẩn thận để tránh làm đứt ống.
3.2.1.4. Định hình sản phẩm
Ống nhựa được ép ra từ máy đùn ngay lập tức đi qua thiết bị định hình chân không để định hình ống tạo sản phẩm có hình dạng mong muốn.
Ống nhựa nóng sẽ tiếp xúc với khuôn định hình ở đầu thiết bị định hình trước.Khuôn định hình có chức năng điều chỉnh đường kính ống, phối hợp với tốc độ kéo của máy kéo để điều chỉnh độ dày mong muốn.Sau khi được điều chỉnh thành hình dạng mong muốn, ống nhựa sẽ được làm lạnh bằng hệ thống phun nước
lạnh trong khoang làm lạnh của thiết bị định hình.Sau đó được in chữ, cắt và đóng gói nhập kho tiêu thụ.
3.2.2. Đặc điểm sản phẩm ống tròn
Màu sắc : màu trắng xanh
Đặc điểm bên ngoài : trơn,sáng.bóng Chiều dài : 2,9m
Bề dày: tuỳ theo nhãn hiệu và đơn đặt hàng. Ưu điểm của sản phẩm:
-Chịu được lực nén cao: Không bị nén vỡ khi gắn ống trong tường, âm sàn bêtông hoặc chôn dưới đất.
-Chịu được va đập mạnh.
-Độ dẻo cao, sức bền, sức căng tốt, dễ dàng uốn cong và lắp đặt theo ý muốn. -Cách điện tốt: chịu được điện áp đánh thủng cao.
-Chống cháy: không bốc cháy thành ngọn lửa khi đốt trực tiếp, ngọn lửa tự dập tắt trong thời gian < 30 giây, tránh lây lan sang các bộ phận khác.
-Chống ăn mòn: không bị ăn mòn điện hóa, chịu được độ ẩm cao, chống thấm nước, chống axit ăn mòn và chịu được hầu hết các chất hóa học thông thường khác.
-Chống gặm mòn: Trong thành phần cấu tạo có các hóa chất đặc biệt để diệt trừ mối mọt, chống sự cắn phá của các loại côn trùng.
3.3. Công nghệ sản xuất phụ kiện3.3.1. Sơ đồ công nghệ 3.3.1. Sơ đồ công nghệ
Hình 11.Sơ đồ công nghệ ép phun 3.3.2. Quy trình sản xuất 3.3.2.1. Nguyên liệu Hạt nhựa uPVC Nhựa tái chế ≤ 10% 3.3.2.2. Quy trình ép phun
Phụ kiện ống luồn được sản xuất bằng công nghệ ép phun.
Sau khi trộn nguyên liệu sẽ được hút lên bồn chứa nguyên liệu. Từ bồn chứa nguyên liệu sẽ được đưa vào máy theo từng chu kỳ ép.
Chu kỳ một quá trình ép phun bao gồm 4 giai đọan chính sau: Đóng khuôn, phun và làm đầy, làm nguội (thực ra quá trình làm nguội bắt đầu từ lúc vật liệu được phun vào khuôn), mở khuôn và lấy sản phẩm.
Hình 12. Chu kỳ ép phun
- Đóng khuôn: Sau khi cửa của máy được đóng lại, nhờ lực kẹp khuôn khuôn sẽ được đóng lại
- Phun – làm đầy: Sau khi khuôn đóng lại, trục vít sẽ chuyển động về phía trước đẩy nhựa vào khuôn và điền đầy khuôn, nhựa trong khuôn bắt đầu nguội và hóa rắn khi tiếp xúc với bề mặt nguội của khuôn. Sản phẩm cũng được làm nguội ngay từ giai đoạn này, sử dung nước để làm nguội, nhiệt độ nước làm nguội là 170C.
- Nhựa hoá: Trục vít sẽ chuyển động xoay tròn và lùi về phía sau, lượng nhựa lỏng sẽ chảy về phần đầu trục vít đồng thời hạt nhựa từ trên phễu đựng nguyên liệu sẽ chảy xuống rơi vào rãnh vít. Hạt nhựa trong thời gian di chuyển tới đầu trục vít sẽ được làm nóng chảy từ từ.
Trong thời gian này thì sản phẩm trong khuôn vẫn tiếp tục được làm nguội.
-Mở khuôn và lôi sản phẩm: Sau khi sản phẩm đã được làm nguội, khuôn sẽ được mở ra và sản phẩm sẽ được lối ra ngoài. Sau khi sản phẩm được lấy ra, khuôn sẽ lại được đóng lại bắt đầu một chu kỳ mới.
CHƯƠNG 4.MÁY MÓC SỬ DỤNG TRONG XƯỞNG NHỰA
4.1. Dây chuyền sản xuất ống HDPE
Dây chuyền sản xuất ống đàn hồi bao gồm : -Máy trộn
-Máy sấy nguyên liệu -Máy đùn
-Downstream -Máy cuốn
Hình 13. Dây chuyền sản xuất ống HDPE
4.1.1. Thiết bị trộn
Thiết bị trộn là 1 bồn trộn có công suất khoảng 50kg nguyên liệu/mẻ trộn,cánh khuấy,động cơ điện và bộ phận giảm tốc được đặt gần dây chuyền sản xuất.
Mục đích : Do nguyên liệu là các hạt có kích thước lớn và không có chất phụ gia. Do đó, quá trình trộn chỉ đơn thuần là quá trình trộn cho đều nhựa mới và nhựa phế phẩm mà thôi.
Nguyên liệu sau khi trộn đều, được chuyển sang máy sấy.
4.1.2. Thiết bị sấy
-Thiết bị sấy: nguyên liệu được cho vào thùng chứa và sấy bằng không khí nóng do bộ phận cấp nhiệt và quạt thổi gắn bên hông thùng chứa cung cấp.Nguyên liệu được sấy ở nhiệt độ 90oc trong vòng 30-60 phút.
-Mục đích: làm bay hơi nước cũng như các hợp chất bay hơi còn sót trong hỗn hợp đồng thời tạo nền nhiệt cho nguyên liệu trước khi cho vào máy gia công.
Máy trộn và máy sấy được bố trí ở gần máy đùn để thuận tiện cho quá trình sản xuất.
4.1.3. Máy ép đùn 1 trục vít4.1.3.1. Chức năng: 4.1.3.1. Chức năng:
Máy ép đùn có nhiệm vụ tạo ra ống nhựa từ hỗn hợp nguyên liệu.
4.1.3.2. Cấu tạo:
-Hệ thống cấp liệu: gồm 1 phễu chứa và hệ thống quạt hút liệu từ máy sấy. Do nguyên liệu ở dạng hạt có kích thước lớn nên nguyên liệu được đưa vào xylanh qua cửa tiếp liệu có then đóng mở chứ không có vít cấp liệu.Bên dưới phễu còn có 1 cửa
phụ, dùng để xả nguyên liệu khi có trục trặc kĩ thuật hoặc thay đổi phương pháp sản xuất.
- Thân máy: nâng đỡ và liên kết toàn bộ hệ thống.
- Động cơ hộp số và bộ phận giảm tốc :điều khiển quá trình làm việc của vit
- Xylanh: hình trụ gồm hai lớp kim loại: Bên trong là lớp kim loại có khả năng chịu mài mòn cao. Bên ngoài: được chia thành các khoang nhiệt tại đó được bố trí các băng nhiệt là các vòng dây điện trở lồng trong ống sứ, trên thân các băng nhiệt có các lỗ giắc để cắm nhiệt ngẫu (thermocouple) để cảm biến và điều khiển giới hạn nhiệt độ công tác.
- Vít đùn : vít đơn, trục vít được lai bởi động cơ 1 chiều kích từ độc lập thông qua hộp số, các bánh răng trung gian. Trong lòng trục vít có đường dẫn dầu cân bằngnhiệt trục vít trong trường hợp nhiệt độ tăng quá mức cho phép. Các trục vít được định vị bằng các ổ đỡ đặt trong xilanh nhiệt.Khe hở giữa xilanh và trục vít là rất nhỏ.Động cơ chính được làm mát bằng quạt gió trong điều kiện làm việc dài hạn.
Thông số kỹ thuật của vít : + Tỉ lệ L/D = 25 + Tỉ lệ nén ép : 3
+ Tốc độ quay 20 vòng/phút
Về mặt cơ khí: xilanh nhiệt và trục vít phối hợp với nhau như bơm trục vít bơm hỗn hợp nhựa hoá lỏng tới cổ đùn (đầu ra) mà cửa hút (đầu vào) là chân phễu cấp liệu.
Bên ngoài thành xilanh nhiệt còn bố trí thiết bị làm mát bằng dầu dùng để cân bằng nhiệt cho xilanh trong trường hợp nhiệt độ tăng quá mức cho phép.
Máy ép đùn còn có cảm biến áp suất (hai mức) để cấp tín hiệu điều khiển báo động, bảo vệ khi áp suất dòng nhựa tăng cao.Với các máy khác nhau thì giá trị áp suất cần bảo vệ, báo động khác nhau.
Gần phía cổ đùn có lưới lọc bằng kim loại để nâng cao chất lượng của sản phẩm.
-Đầu tạo hình: Có cấu tạo tương tự như đầu định hình trong dây chuyền sản xuất ống tròn.Điểm khác biệt là bộ phận tạo hình ống gân có dạng cổ lọ,bên trong là một
ống thép rỗng để tạo hình dạng ống.Ngoài bộ phận gia nhiệt và các đầu dò,trên đầu tạo hình còn có hệ thống thổi khí nén vào trong ruột ống tạo hình tạo điều kiện cố định hình dạng sản phẩm sau này
Hình 14.Đầu tạo hình
Hình 15.Khuôn tạo hình
4.1.3.3. Các thông số làm việc của máy
- Nhiệt độ : Nhiệt độ làm việc trên xylanh của máy được chia làm nhiều vùng nhiệt có nhiệt độ nhiệt độ 120-160oC.
- Công suất máy : 0,1m/s
4.1.3.4. Cơ chế làm việc
Nguyên liệu được bộ phân cấp liệu đưa vào máy.Các đai gia nhiệt ở bên ngoài liên tục cung cấp nhiệt đốt nóng xylanh làm nóng chảy các hạt nhựa.Lúc này,vít đùn vừa đóng vai trò tạo ra áp lực đẩy dòng nhựa nóng chảy về phía đầu đùn vừa có vai trò góp phần trộn đều và định hướng cho dòng nhựa.Khi tới đầu tạo hình,dòng nhựa đi qua đĩa lọc để lọc lại một lần nữa các hạt nhựa chưa nóng chảy để đảm bảo chất lượng của sản phẩm.Khi qua đầu định hình,nhựa có hình dạng ống,nhưng chưa phải là hình dạng sản phẩm cuối cùng.Do đó,phải qua một giai đoạn định hình nữa mới có sản phẩm như mong muốn.
4.1.4. Thiết bị định hình khí nén (downstream)
Hình 16.Cấu trúc Downstream
Bao gồm
- Khung máy : nâng đỡ và liên kết toàn bộ hệ thống. - Động cơ
- Bàn trượt : tạo cơ cấu chuyển động cho khuôn dịch chuyển tới đầu máy đùn.
-Dây chuyền chạy khuôn: có chức năng định hình ống,làm mát cố định hình dạng ống và kiêm luôn vai trò máy kéo ống.
Khuôn bao gồm 81 khuôn nhỏ bằng thép không gỉ, có các rãnh để tạo hình gân cho ống, được xếp khít nhau và lai dẫn bởi hệ thống moto và băng chuyền.
Hình 17.Khuôn
Vì ống được sản xuất theo dây chuyền liên tục nên để ổn định áp suất trong lòng ống người ta sử dụng 1 thiết bị là 1 cây kim loại dài xuyên suốt dây chuyền khuôn tới máy cắt được lắp ren nhựa nối trực tiếp với khuôn đùn, phần ren nhựa sẽ hạn chế khí trong long ống thoát ra ngoài để giữ áp suất bên trong ống. Ngoài ra cây kim